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LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre les délais en matiere de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention ;
Considérant qu'aucune réclamation n'a été introduite, dans le délai réglementaire, à la suite de cette publicaticn ;
Considérant qu'il résulte des justifications fournies à l'appui de la requête que le brevet No 410.394 pour
Perfectionnements aux moto-compresseurs asymétriques à pistons libres n'a pu être exploité , par suite de l'état de guerre, pendant une période équivalent à cinq années d'exploi- tation normale ;
Considérant, d'autrepart, que le maximum de prolongation prévu par l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 est fixé à cinq ans;
ARRETE:
ARTICLE PREMIER, - La durée du brevet No 410.394 pour : Perfectionnements aux moto-compres- seurs asymétriques à pistons libres est prolongée de cinq années,,,
ART. 2. - La prolongation est accordée sous.,condition du paiement, dans le mois de son octroi, de la taxe spéciale prévue à l'art. 6 de l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 .précité.
ART. 3. - Le présent arrêté sera anexé au titre du brevet.
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BREVET D'INVENTION.
" Perfectionnements apportés aux moto-compresseurs asymétriques à pistons libres ".
L'invention est relative aux moto-compresseurs asy- métriques et à pistons libres, c'est-à-dire aux machines com- prenant un ou plusieurs étages de compression établis d'une ma- nière non-symétrique de part et d'autre de l'ensemble moteur, en désignant, par cette dénomination générale, toutes les ma- chines transformant directement -- donc sans intervention d'une énergie mécanique -- l'énergie calorifique d'un combustible (liquide, gazeux, voire même solide) en énergie emmagasinée sous forme de pression dans un fluide comprimé.
Elle a pour but, surtout, de simplifier ces machi- nes et d'en réduire le poids, l'encombrement et le prix de re- vient.
Elle consiste, principalement -- et en même temps qu'à faire travailler au moins deux pistons moteurs, des ma-
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chines du genre en question, dans un même cyli ndre moteur, -- à transmettre l'énergie, recueillie par au moins un des pistons moteurs, non-attelés directement à un piston compresseur ou at- telés à des pistons compresseurs en nombre ou de dimensions dif férents de ceux de l'autre équipage, par l'intermédiaire de mé- canismes qui, avantageusement, sont les mêmes que ceux servant à assurer la synchronisation et la sécurité des équipages mo- biles, animés de mouvements alternatifs inverses.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment: en une deuxième disposition, consistant à assurer la com- pensation de l'énergie de renvoi des équipages alternatifs, des machines du genre en question, pendant la course non-motrice, par un accumulateur d'énergie, connu per se et établi du coté opposé à l'élément compresseur unique ou du côté de l'élément compresseur à plus basse pression;
en une troisième disposition, consistant à établir les caractéristiques manométriques et volumétriques de l'accumula- teur d'énergie, des machines du genre en question, de manière qu'en fonctionnement normal les efforts, transmis par les mé- canisnies reliant les équipages alternatifs, soient seulement une fraction réduite des efforts exercés sur les pistons mo- teurs ;
et en une quatrième disposition, consistant à animer les équipages alternatifs, des machines du genre en question, de déplacements inégaux proportionnels en choisissant la masse desdits équipages, sans nuire à l'équilibrage de la machine, d'une manière.inversement proportionnelle à leur déplacement, et à prévoircavantageusement le déplacement le plus grand pour le piston le plus chaud (du côté de l'échappement) afin d'en faciliter le refroidissement.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap-
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plication ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions ; et elle vise plus particulièrement/ encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les moto-compresseurs du genre en question, comportant application desdites disposi- tions, les éléments et outils spéciaux propres à leur établis- sement, ainsi que les installations, fixes et mobiles, compor- tant de semblables dispositions.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. 1 montre, en coupe schématique, un moto-com- presseur à pistons libres asymétriques, établi conformément à l'invention et comportant un seul accumulateur d'énergie com- pensatrice situé à l'opposé du cylindre compresseur par rapport au cylindre moteur.
La fig. 2 montre un schéma représentant les varia- tions linéaires et angulaires des organes cinématiques pendant. une évolution complète de la machine.
Les fig. 3, 4, 5, 6, 7 montrent des diagrammes repré- sentant les efforts transmis par les organes de liaison en fonction du déplacement des pistons.
La fig. 8 montre, en coupe schématique, un autre mo- to-compresseur établi conformément à l'invention et dont l'ac- cumulateur d'énergie compensatrice est alimenté sous pression.
Les fig. 9 et 10 montrent des diagramues se rappor- tant à cette variante.
La fig. 11 montre, en coupe schématique, un moto- compresseur asymétrique à trois étages, établi conformément à l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes d'applica- tion de ses diverses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu
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presseurs à pistons libres asymétriques dans lesquels les orga- nes cinématiques de liaison des équipages mobiles sont suscepti- bles de transmettre un taavail de l'un à l'autre des équipages, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On sait que l'une des caractéristiques essentielles des machines à pistons libres est de ne pas comporter de volant mais d'utiliser comme tels les équipages pistons eux-mêmes, aux- quels on donne à cet effet une masse convenable.
De telles machines sont en conséquence susceptibles de transmettre du travail dans d'excellentes conditions de ré- gularité, car l'énergie absorbée en force vive par les masses mobiles, soumises aux très hautes pressions des gaz moteurs pendant la combustion, n'est restituée que progressivement par lesdites masses, alors que dans les moteurs comportant un vile- brequin qui entraine un volant,les efforts très variables, aux- quels sont soumis les pistons, sont intégralement transmis aux organes de liaison (bielles et vilebrequin) dont la fonction est d'accélérer le volant qui résiste par inertie.
Lorsque l'équipage moteur desdites machines à pis- tons libres est constitué par deux pistons qui se déplacent en sens inverse, il est en outr indispensable de synchroniser lesdits pistons par des organes de liaison cinématique qui doivent être suffisamment robustes pour transmettre éventuel- lement, en cas de grippage par exemple, l'énergie recueillie par l'un des pistons.
. Plus particulièrement lorsque lesdits organes sont constitués par des bielles articulées à des balanciers oscil- lants, ils assurent avantageusement en même temps la sécurité des machines en s'alignant dans le cas où, pour une cause for- tuite, les élongations ne seraient plus limitées par une résis- tance suffisante.
/Dans ce dernier cas, le calcul montre que les organes de liaison peuvent avoir à subir des efforts considérables.
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En conséquence, les organés de liaison cinématique prévus pour assurer la synchronisation et la sécurité dans les machines à pistons libres subissent des efforts à peine accrus même lorsqu'ils transmettent un travail utile important, et le calcul montre que, dans le cas où 'le travail transmis est égal à la moitié du travail moteur (machines comportant deux pis- tons moteurs et un seul piston compresseur), les efforts trans- mis par les organes cinématiques peuvent n'être que de l'ordre du sixième ou même du dixième des efforts maxima auxquels sont soumis les pistons.
Lorsque, selon l'invention, ,l'accumulateur d'énergie est convenablement disposé et dimensionné ainsi qu'il sera ex- pliqué dans ce qui suit, les efforts transmis par la cinémati- que peuvent être réduits jusquà ne pas dépasser les efforts maxima auxquels lesdits organes sont normalement soumis par l'inertie dans les machines symétriques pour lesquelles ils ne transmettent pourtant aucun travail utile en fonctionnement nor- mal.
A cet effet on constitue, par exemple et à la maniè- re connue, la partie moteur par un cylindre 1 dans lequel on fait travailler deux pistons 21 et 2 2 se déplaçant en sens in- verse, les deux pistons faisant corps respectivement, l'un 21 avec au moins un piston compresseur 3 travaillant dans au moins un cylindre compresseur 4 et l'autre 22 faisant ccrps avec le piston d'un accumulateur d'énergie 6.
Les équipages pistons 21-3, d'une part, et 2 -5,d'au- tre part,sont établis de manière qu'ils aient des masses égales afin que la machine soit équilibrée, lesdites masses étant con- venablement calculées pour que ces équipages constituent des volants régulateurs suffisants accumulant sous forme cinétique l'énergie d'expansion des gaz du moteur et restituant ladite énergie au fluide à comprimer. Une partie du travail moteur est ainsi transmise directement au fluide à comprimer par les équipages 21-3, et la totalité ou une partie de l'énergie ac-
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cumulao A-mu ,"....¯¯.¯¯¯¯¯¯ 2 - -A. ¯ ¯¯¯ ¯ c. -, 1.4
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qupage 21-3 par les organes de liaison cinématique tels que des bielles 10 1 et 102 et par les balanciers 11.
D'après les positions angulaires extrêmes des biel- les 10 et des balanciers 11, montrées sur la fig. 2 par les angles a1 et a, on peut déduire les efforts d'inertie transmis par les équipages alternatifs aux organes cinématiques (courbe A B C D fig. 3).
L'on voit que pendant la première partie A B de la course, lesdits organes reçoivent une forte impulsion due à l'accélération des masses alternatives, puis que, pendant une deuxième partie B C de la course, les efforts d'inertie sont peu importants, et qu'enfin, pendant la dernière partie C D de la course, l'accélération des équipages alternatifs inverse les efforts transmis aux organes de liaison.
Pour certaines caractéristiques volumétriques et ma- nométriques du compresseur 4 et de l'accumulateur 6, qui cor- respondent à des efforts égaux exercés aux points morts sur les pistons 3 et 5, les diagrammes montrés sur la fig. 4 (M N P Q, diagramme compresseur et 1 P, diagramme accumulateur) indiquent les efforts pneumatiques auxquels sont soumis les pistons 3 et 5 pendant une évolution complète de la machine (effort fc sur le piston 3, :Ce sur le piston 5).
On voit que, pendant la course motrice, le piston compresseur 3 est soumis à des efforts plus élevés que le pis- ton 5 de l'accumulateur 6 et que, par contre, pendant la course non motrice, le piston 5 est soumis à des efforts plus consi- dérables'que le piston compresseur 3. La différence de ces ef- forts (différence 'des ordonnées des diagrammes) est transmise par les organes--de liaison.
Le diagramme de la fig. 5 montre les efforts diffé- rentiels aux différents points de la course aller ( m n r) et de la côtoie retour ( r. g m).
La superposition des efforts, indiqués sur les dia- grammes des fig: 3 et 5, donne la courbe des efforts résultants
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auxquels sont soumis, en toutes leurs positions, les organes de liaison cinématique (courbe I J K L 0 J I). On constate que, dans le cas qui vient d'être considéré,) les efforts auxquels sont soumis les organes de liaison peuvent ne pas être supé- rieurs au maximum des seuls efforts d'inertie pour lesquels les dits organes sont établis. Lesdits organes de liaison sont donc asceptibles, sans alourdissement, de transmettre la différence des travaux résistants du compresseur 4 et de l'accumulateur 6.
Généralement, les organes cinématiques sont établis pour pouvoir transmettre des efforts beaucoup plus considéra- bles que les efforts d'inertie; l'onpeut en conséquence choisir les conditions manométriques et volumétriques du compresseur 4 et de l'accumulateur 6 pour que le travail transmis par le ci- nématique soit en moyenne très réduit et admettre au point mort extérieur un effort maximum quelque peu supérieur aux seuls ef- forts d'inertie.
On peut, par exemple et comme montré sur la fig. 7, agencer l'accumulateur 6 pour que les différences maxima entre les efforts exercés sur le piston compresseur 3 (M N P Q) et qu le piston 5 de l'accumulateur (M P' M ) soient sensible-
2 3 ment égales (différence p1, p, p ). Par exemple, si la pres- sion de refoulement du compresseur est de 7 kgs par centimètre carré, en choisissant 1,15 comme rapport entre les diamètres du compresseur 4 et de l'accumulateur 6, le maximum de l'effort transmis de l'un à l'autre équipage par les organes cinémati- ques est seulement de 250 kgs alors que l'effort moteur est d'environ 2. 300 kgs.
Suivant une autre variante, montrée sur la fig. 8, on peut réduire à la fois le travail transmis et l'effort ma- ximum, en alimentant l'accumulateur 6 à une pression supérieu- re à la pression extérieure, par exemple en mettant ledit accu- mulateur 6 en communication avec le refoulement du compresseur 4 au voisinage du point mort antérieur.
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Suivant le diagramme de la fig. 9, on voit que l'é- cart maximum des efforts exercés sur les pistons 3 et 5 peut ê- tre très réduit et qu'en choisissant convenablement les condi- tions manométriques et volumétriques des capacités 4 et 6, on peut rendre les deux écarts maxima 12.1 et p2 sensiblement égaux, par exemple en prenant 2,5 comme rapport entre les diamètres de pistons 3 et 5 pour une pression de refoulement de 5 kgs par
2 cm .
On peut encore admettre une pression constante dans l'accumulateur 6 pendant toute une partie de la course, par exemple en établissant la communication avec le refoulement du compresseur en un point convenable de la course du piston 5, ce qui peut encore permettre de rendre égaux les écarts maxima p1 et p2 ainsi qu'il est montré sur la fig. 10.
On peut même dans ce cas dimensionner convenablement la capacité 6, pour qu'elle puisse être utilisée comme pompe de balayage pendant la première partie de la course.
La pression d'alimentation de l'accumulateur 6 peut aussi être maintenue inférieure à la pression de refoulement, par exemple en intercalant un détendeut dans la communication établie entre ledit accumulateur et ledit refoulement.
Dans les machines multi-étagées telles que celle montrée à titre d'exemple sur la fig. 11, l'accumulateur d'é- nergie 6 est, conformément à l'invention, établi du coté de l'étage à la plus basse pression 41. Si par exemple la machine comporte trois étages de compression, on dispose d'un côté l'é- tage basse pression 41 et l'accumulateur 6, et de l'autre côté
2 3 les deux étages moyenne pression 4; et haute pression q .
Contrairement aux dispositions déjà connues qui con- sistent à équilibrer les efforts sur les équipages alternatifs en choisissant convenablement les rapports volumétriques et ma- nométriques des différents étages, on conserve auxdits étages leurs aapports normaux correspondant au meilleur rendement (rap-
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prts des pressions en progression géométrique), et conformément à l'invention 'on dimensionne convenablement l'accumulateur d'é- nergie unique 6 de manière à réduire les)efforts transmis par les organes cinématiques.
Bien qu'une partie du travail moteur soit transmis par lesdits organes, on sait que le rendement mécanique desdi- tes transmissions est excellent et par conséquent le rendement général de la machine est encore meilleur que si les rapports volumétriques et manométriques des étages ont été choisis spé- cialement pour réduire à leur minimum les efforts transmis.
De toute manière, les organes de liaison cinématique, transmettant des efforts même réduits, sont avantageusement disposés symétriquement par rapport au plan de symétrie longi- tudinal de la machine, de manière à éviter la formation d'un couple de torsion.
Contrairement à la disposition généralement adoptée dans les machines symétriques, où. les bielles attelées sur deux balanciers: symétriques sont croisées, on préfère dans les ma-
2 chines asymétriques atteler les bielles symétriques 101 et 10 , par paires sur un même axe 12 auquel elles sont avantageusement fixées rigidement ainsi qu'il est montré sur la fig. 8, ledit axe tourillonnant dans de longues portées 13 pratiquées dans les équipages pistons. Chaque paire de bielles forme ainsi avec l'a- xe 12 un cadre rigide qui permet de diminuer ou même de suppri- mer la portée des glissières de guidage.
On peut aussi, conformément à l'invention, animer les équipages alternatifs de déplacement différents et proportiony nels, en faisant en sorte que les quantités de mouvements des dits équipages restent égales en tous points, c'est-à-dire que les masses desdits équipages soient choisis inversement propor- tionnel à leur vitesse et pour ce faire on peut consti- tuer, par exemple, lesdits équipages en des matériaux de densi- tés différentes.
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On peut aussi, par exemple et comme montré sur la fig. 11, utiliser des balanciers 11 dissymétriques.
Dans le cas où les courses des équipages sont diffé- rentes, on prévoit de préférence pour le piston moteur le plus chaud (piston côté échappement) le déplacement le plus grand, de façon à faciliter l'écoulement de ses calories par la paroi du cylindre en contact avec lui sur une plus grande surface.
Pour les moto-compresseurs fonctionnant suivant un cycle à deux temps, il'convient d'adjoindre aux capacités de travail résistant 4 et 6 au moins une pompe de balayage, qui peut avantageusement être constituée, comme montré sur la fig.
1, par le cylindre compresseur 4, et limitée par la face du piston 3 opposée à la face de compression (capacité 15). Bien entendu on soustrait, dans ce cas, l'énergie de ladite pompe de l'énergie absorbée par le compresseur.
On peut également, comme montré sur la fig. 1, utili- ser la pression de l'air de balayage pour alimenter l'accumula- teur 6, ladite pression pénétrant dans la'capacité 6 vers le point mort intérieur paf exemple par des rainures 17 pratiquées dans la tige du piston 5 et par des canaux de communication 18.
Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réali- sation de aes diverses parties, ayant plus spécialement été in- diqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
R É S U M É.
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